臥式車床簡(jiǎn)易拉削功能的實(shí)現(xiàn)

濟(jì)鋼集團(tuán)重工機(jī)械有限公司(山東 濟(jì)南 250101）黃一聲

在機(jī)械設(shè)備制造和修復(fù)過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到需要加工長(zhǎng)軸類零件軸端的花鍵、方孔、多邊孔及鍵槽等加工空間狹小但工作行程深度較深的部位，使用傳統(tǒng)的鏜銑或插削方式往往由于機(jī)床與工件在空間上干涉而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。使用拉削工藝可以輕松解決這類加工難題，且提高了被加工零件的花鍵、鍵槽等的生產(chǎn)率、精度。但是單獨(dú)購(gòu)置拉床又需要大量資金以及安放場(chǎng)地，單一拉床型號(hào)從動(dòng)力載重能方面也有很大的加工局限性。針對(duì)沒(méi)有專業(yè)拉床的機(jī)械加工制造企業(yè)，只需要將各種型號(hào)臥式車床進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，增加一套工藝裝置即可，方法簡(jiǎn)單，制造容易，能完全滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求;拆卸方便快捷，用完卸下工裝，又恢復(fù)原有車床的車削功能。

1.拉削加工的優(yōu)點(diǎn)

與其他切削加工工藝方法相比，拉削加工具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)拉刀同時(shí)工作的刀刃多，切削刃比較長(zhǎng)，一次性能夠完成粗、半精及精加工，生產(chǎn)效率非常高。

(2)具備較高的加工精度和較低的表面粗糙度值，對(duì)于一般鍵槽、圓孔、花鍵來(lái)說(shuō)，拉削可以達(dá)到精度等級(jí)8級(jí)，表面粗糙度值Ra=6.3～3.2μm;尤其使用特種刀具更具備優(yōu)勢(shì)，例如拉刀尾部帶壓光環(huán)、刀齒帶側(cè)刃或者采用整形拉刀加工時(shí)精度等級(jí)可達(dá)6～7級(jí)以上，表面粗糙度值可達(dá)到 Ra=1.6μm。

(3)拉刀使用壽命高，由于拉削速度低，如采用較好的冷卻潤(rùn)滑液，即可有效減少刀具的磨損。

(4)拉刀屬于標(biāo)準(zhǔn)刀具，購(gòu)置方便，尤其在批量生產(chǎn)中，要求具有較高精度的花鍵和鍵槽等均可采用拉削加工。

(5)拉削范圍廣，尤其適用于其他加工方法無(wú)法或難以加工的異形截面孔的加工。

2.實(shí)現(xiàn)原理及功能概述

車削和拉削是兩種不同的切削方式，要實(shí)現(xiàn)功能的轉(zhuǎn)變，主要是解決以下兩個(gè)問(wèn)題:

(1)將車削的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變成拉削的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

(2)使機(jī)床的主軸只輸出轉(zhuǎn)矩而避免承受拉力。

工藝裝置如附圖所示，主要由拉削裝置和浮動(dòng)裝置兩部分組成:拉削裝置通過(guò)與機(jī)床主軸聯(lián)接，安裝在前支架8上，將主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃?dòng)絲杠7的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)并起到卸荷作用;浮動(dòng)裝置安裝在后支架20上，起到支撐及定位補(bǔ)償作用。

工藝裝置結(jié)構(gòu)原理圖

工藝裝置原理如下:通過(guò)螺紋聯(lián)接螺母1與車床主軸，螺釘2用來(lái)緊固螺母1、4的壓配組合件。機(jī)床起動(dòng)后主軸帶動(dòng)螺母1，螺母1帶動(dòng)螺母4，通過(guò)螺母4與傳動(dòng)絲杠7的嚙合作用，即可將車床主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為傳動(dòng)絲杠7的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。為了保證運(yùn)動(dòng)的有效轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)一種定位導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)桿9右端與導(dǎo)向臂10用固定螺釘固定，導(dǎo)向臂10用固定鍵11和螺母12固定在傳動(dòng)絲杠7上，這樣如果傳動(dòng)絲杠7想要隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)帶動(dòng)導(dǎo)桿9轉(zhuǎn)動(dòng)，而導(dǎo)桿9左端穿過(guò)前支架8的內(nèi)孔中就保證了其只能滑動(dòng)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，此結(jié)構(gòu)確保了當(dāng)車床主軸正、反轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)絲杠7不隨之轉(zhuǎn)動(dòng)而只能作軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。止推軸承3、止推盤(pán)5、定位套6及固定在車床導(dǎo)軌上的前支架8共同組成卸荷裝置，確保機(jī)床主軸只輸出轉(zhuǎn)矩而不承受軸向拉力，拉削時(shí)傳動(dòng)絲杠產(chǎn)生的軸向拉削力，通過(guò)螺母4、1的組合傳導(dǎo)至止推軸承3，止推軸承3左側(cè)隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，右側(cè)不動(dòng)，將載荷通過(guò)止推盤(pán)5及定位套6傳導(dǎo)給前支架8，這樣軸向載荷就通過(guò)卸荷裝置傳遞至機(jī)床床身承受。定位螺母15、緩沖彈簧16、球形支座17和球形定位環(huán)18以及定位套19共同組成浮動(dòng)裝置，通過(guò)載體后支架20安裝到機(jī)床導(dǎo)軌24上，能夠?qū)ぜ?3起到一定的支撐作用，并補(bǔ)償工件端面對(duì)加工孔軸線的垂直誤差，可以防止拉孔時(shí)拉刀偏斜并降低拉刀折損風(fēng)險(xiǎn)。

具體操作方法如下:將拉刀夾頭與傳動(dòng)絲杠用螺紋聯(lián)接，并用螺母鎖緊。實(shí)現(xiàn)拉削功能時(shí)，拉刀穿過(guò)零件加工孔裝在拉刀夾頭中，并將加工孔所在一側(cè)端面緊靠在定位套上，打開(kāi)切削液，噴頭對(duì)準(zhǔn)拉刀的切削刃，起動(dòng)操作按鈕，機(jī)床主軸正轉(zhuǎn)，傳動(dòng)絲杠帶動(dòng)拉刀移動(dòng)進(jìn)行拉削。拉削完畢后停車，機(jī)床反轉(zhuǎn)時(shí)，拉刀快速退回原位，完成拉削運(yùn)動(dòng)循環(huán)。

3.工藝裝置制造及安裝注意事項(xiàng)

(1)本裝置對(duì)傳動(dòng)絲杠和螺母的傳動(dòng)精度要求并不太高，由于此傳動(dòng)副主要承受拉力，所以建議螺母材料采用高強(qiáng)度的球墨鑄鐵，絲杠材料采用40Cr或45鋼，鍛造后進(jìn)行調(diào)制處理，保證其強(qiáng)度。

(2)為盡量避免機(jī)床主軸承受拉力而使拉力完全傳導(dǎo)至前支架8，要求定位套6兩端面進(jìn)行磨削加工，其平行度不大于0.01mm/100mm。

(3)同樣為了將拉力傳導(dǎo)至床身并增加前支架的剛度，前支架的底面與端面的垂直度不大于0.03mm/300mm并且支架底面與導(dǎo)軌的接觸面要求刮研后不小于15點(diǎn)/(25mm×25mm)。

(4)必要時(shí)可以在導(dǎo)軌之間增設(shè)緊固板以增強(qiáng)前后支架的強(qiáng)度和剛度。

由于這種簡(jiǎn)易工藝裝置的實(shí)用性、可拆卸性良好，成本低廉，產(chǎn)品質(zhì)量好，既省去了機(jī)械加工企業(yè)購(gòu)置專業(yè)機(jī)床的大量資金，又增強(qiáng)了普通機(jī)床的通用性及新功能拓展。我們已經(jīng)將此裝置廣泛應(yīng)用于各種回轉(zhuǎn)體軸端的異形截面孔的加工，并在與同行業(yè)的技術(shù)交流中進(jìn)行了推廣，具有極好的社會(huì)效益。